Возможности и преимущества метода строительной 3D печати

Размещено на http://www.allbest.ru/

Возможности и преимущества метода строительной 3D печати

Шипелев И. Л. ТОГУ, г. Хабаровск, Россия

Абстракт

Строительный 3d принтер - самостоятельный, уникальный инструмент теперь уже и в строительной индустрии. Способный агрегат, который оперативно привозится к месту его функционирования, требует минимальное количество времени и энергии, чтобы начать производство строительных конструкций в полевых условиях. Принтер способен на 100 процентов выполнить поставленные перед ним задачи. Используя принтер на работе, вы освобождаете часть ресурсов. Существенная экономия на оплате труда, эксплуатации строительной техники, уборке строительного мусора, покупке инструмента и отделке. Один принтер, снижает сроки и стоимость строительства, заменяет целую бригаду строителей без потери качества.

Ключевые слова: строительные конструкции, строительная 3D печать, сечение, малоэтажное строительство, фиброволокно, смесь, армирование.

Abstract

Facilities and advantages of the 3d construction printing method

Shipelev I.L. PNU, Khabarovsk, Russia

The building 3d printer is an independent, unique tool now already in the construction industry. A capable unit, which is quickly brought to the place of its operation, requires a minimum amount of time and energy to start the production of building structures in the field. It is capable of 100% accomplish the tasks assigned to it. Using the printer at work, you release some of the resources. Significant savings on labor remuneration, operation of construction equipment, cleaning of construction debris, purchase of tools and finishing. One printer, reduces the time and cost of construction, replaces the entire team of builders without loss of quality.

Keywords: building structures, building 3D printing, section, low-rise construction, fiber, mix, reinforcement.

Усовершенствование технологий в современном строительстве действительно позволяют спроектировать здания и сооружения на компьютере и в последующем напечатать его на строительном 3D принтере. Наши ближайшие соседи в Пекине уже давно с помощью данной технологии за 45 дней возвели двухэтажный особняк площадью 400 кв. м. Данный объект не только пригоден к проживанию в нем, но и достигает неплохих результатов по сейсмостойкости. По некоторым данным сооружение способно выдержать землетрясение магнитудой до 8 баллов по шкале Рихтера. Одни из первых десяти зданий компания напечатала три года назад- в 2014 году. Стоимость каждого не превышала 270 000 рублей. По расходам такое строительство дешевле вдвое, экономия материала превышает 60%, трудозатраты сокращаются на 80%[1]. Поднимая острый жилищный вопрос в России, и в частности - в районах Дальнего Востока, область печатания малоэтажного строительства представляет несомненный интерес.

Применение технологий 3D печати включает в себя создание 3D модели объекта, разделение его на слои в поперечном направлении и непосредственное нанесение орнамента рисунка сечения модели смесью на основе не только цементного раствора, но и с использованием гипсовых растворов. В дальнейшем происходит естественное послойное затвердевание материала 3D модели. Вышеуказанным способом возможно изготовление строительных конструкций малоэтажного строительства, а так же бетонные и гипсовые изделия непростых форм геометрии [4].

Основным достоинством метода строительной 3D печати является существенное сокращение времени цикла от проектирования до производства, значительная экономия средств и затрат труда за счет отсутствия опалубочных систем в данном технологическом процессе, которую, как правило, приходится изготавливать предварительно под каждую необходимую строительную конструкцию.

Описание способа строительной 3D печати. Основной способ печати строительных конструкций подразумевает следующие шаги:

-подготовка поперечных сечений изготавливаемых строительных конструкций;

- послойное наложение данных сечений и группировка слоев;

- печать заданной геометрии строительных конструкций, соответствующей компьютерной 3D модели.

Материалы используемые при строительной 3D печати. Применение 3D принтеров, как известно, находит себя не только в строительной индустрии. В качестве материала для печати, как правило, используется пластмасс. В строительном принтере для 3D печатей строительных конструкций применяется цемент (портландцемент), песок (кварцевое стекло, глинозем, двуокись кремния, оливин, хромит, циркон, муллит, шамот), гипс и вода. Для получения однородной массы смесь заблаговременно приготавливают из двух или нескольких составляющих и смешивают их. В дополнение к прочему возможно приготовление смеси непосредственно в устройстве печатающей головки. Данный способ хорош для ускоренной печати или печати с использованием быстротвердеющих вяжущих.

Не маловажным фактором применения 3D принтеров наблюдается и в период зимнего производства работ. При модернизации оборудования и основных составляющих строительного 3D принтера, существует возможность подачи предварительно разогретой бетонной смеси, с последующим уходом за ним - к примеру методом термоса. Данный метод позволит значительно сэкономить затраты труда и энергоресурсов.

Не исключены и многочисленные добавки в строительную смесь: добавки пластификаторы, антизамерзающие добавки, фиброволокна и ускорители или замедлители твердения. Выбор компонентов смеси исходит из условий эксплуатации и важности получения необходимых физико-механических свойств строительных конструкций и изделий: прочности, устойчивости, теплопроводности и т. д.

Рис. 1. Фрагмент печати строительного Рис 2. Фрагмент армирования 3D принтера композитной арматурой

строительство технология принтер

Армирование конструкций возводимых с помощью 3D принтеров. Некоторыми фирмами проведены отборы вариантов использования в строительных смесях армирующих фиброволокон, которые не допускают возникновение трещин в большепролетных и малого сечения конструкциях, в т. ч. полиэфирной фибры и стеклофиброволокна.

При проектировании криволинейных строительных конструкций практически идеально годится композитная арматура. Укладка такой арматуры при строительной 3D печати производится непосредственно между слоями смеси и прямо во время печати.

Стальная арматура так же используется для горизонтального и вертикального армирования в зоне армопоясов с заливкой бетоном. Так же следует отметить, что при возведении строительных конструкций при строительной 3D печати возможно исключение в монолитных конструкциях, конструктивной арматуры.

Рис 3. Пример армирования из стальной арматуры фрагмента строительной конструкции

На данный момент уже разработаны технологии печати стен, армирования строительных конструкций, с возможностью их индустриализации. Строительная 3D печать несомненно является уникальной и востребованной в нынешней строительной индустрии. Особенно при возведении малоэтажного строительства. Преимущества данной технологии в малоэтажном строительстве очевидны. Спрос на возведение таких зданий по данной технологии может зависеть от качественных решений и от экономически грамотных обоснований затрат.

Библиографические ссылки на источники

1. 3Д принтер строительный: обзор популярных моделей, достоинства и цена [Электронный ресурс]. - URL: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1608-3d-printer- stroitelnyi.html#h2--winsun (дата обращения: 18.12.2017)

2. Запольскис Александр. Наука и технологии [Электронный ресурс]. - URL: http://rusplt.ru/society/3dprinter-stroitelstvo-domov-27271.html (дата обращения: 18.12.2017)

3. Руденко Андрей. Строительный 3D принтер [Электронный ресурс]. - URL: http://3dtoday.ru/blogs/zhvtlt/building-a-3d-printer-from-andrey-rudenko-new-video-and- preorder-featu/ (дата обращения: 18.12.2017)

4. Некоторые аспекты печати на строительных 3d принтерах [Электронный ре¬сурс]. - URL: http://specavia.pro/articls/2238/ (дата обращения: 18.12.2017)

5. Смирнова Екатерина. Трехмерный принтер из Ярославля печатает дом в Дании

1. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.vedomosti.ru/technology/ arti-

2. cles/2017/09/14/733708-3d-printer-pechataet-dom (дата обращения: 18.12.2017)

6. Чен-юн-тай Никита. Трехмерная печать в строительстве. [Электронный ре¬сурс]. - URL: http://apis-cor.com/ (дата обращения: 18.12.2017)

7. Технология строительного производства в зимних условиях: учебное пособие для вузов / Л. Д. Акимова [и др.]. - Ленинград: Стройиздат, 1984.

Размещено на Allbest.ru